Durante las últimas dos décadas, China ha cobrado prominencia en la industria de los semiconductores en las áreas de ensamblaje, prueba y empaquetado de productos electrónicos, pero actualmente está rezagada en el diseño y la fabricación de circuitos integrados de semiconductores (chips) que requieren una gran sofisticación tecnológica. para producir. A nivel nacional, participar en los ingresos globales anuales de $ 400 mil millones generados por la industria es una fuente de poder económico en sí misma, pero la industria también impulsa innovaciones en sectores dispares como las telecomunicaciones, la informática y el sector automotriz. ¿Puede la industria de semiconductores de China ponerse al día con la vanguardia de la industria? ¿Cuán dependiente es China hoy en día de la tecnología de semiconductores importada? Y si es poco probable que se ponga al día a pesar de gastar miles de millones de dólares, ¿cuáles son los obstáculos con los que es probable que tropiece?
China ha mejorado su impulso para desarrollar una capacidad nacional de semiconductores en los últimos años, sobre todo a través de su política Made in China 2025 junto con pasos más específicamente dirigidos a la industria de semiconductores, como las Directrices para promover la industria nacional de circuitos integrados, a menudo denominada el Plan Nacional de Circuitos Integrados. Los objetivos generales para el sector de los semiconductores incluyen producir el 70 por ciento de las necesidades domésticas dentro de China para 2025 y alcanzar la paridad con la tecnología de vanguardia internacional en todos los segmentos de la industria para 2030. La política industrial para los semiconductores ha sido un énfasis en China durante más de 40 años. , y estos últimos objetivos son en su mayoría reafirmaciones de un objetivo de larga data para mejorar la capacidad nacional para esta tecnología de doble uso.
Sabiendo que China produjo de forma autóctona solo el 16 por ciento de los semiconductores que necesitaba para uso doméstico en 2019, y dados los crecientes esfuerzos de China para reducir su dependencia de la tecnología extranjera, este énfasis en una mayor autosuficiencia no es sorprendente. Sin embargo, la magnitud de la afluencia de capital respaldado por el estado en la industria de semiconductores de China suscitó preocupaciones acerca de las distorsiones económicas resultantes de una política mercantilista. La financiación, en combinación con el persistente robo de propiedad intelectual de China, elevó las preocupaciones globales sobre cómo China podría alcanzar la paridad con el diseño y la fabricación de vanguardia en este sector tecnológico de importancia geoestratégica, particularmente a la luz de las capacidades de avance mostradas en otros sectores del mercado.
En 2014, el Plan Nacional de Circuitos Integrados llamó a invertir alrededor de $150 mil millones en la industria de semiconductores, a través de inversiones del gobierno central, así como de los gobiernos provinciales y municipales. Ese nivel de financiación es equivalente al mercado total anual de semiconductores de China y el doble de lo que la industria global de semiconductores en su conjunto gasta anualmente en investigación y desarrollo, una inversión sustancial. China parece estar en camino de alcanzar el nivel de inversión de 150.000 millones de dólares en 2020 sin haber alcanzado ninguno de sus objetivos a largo plazo establecidos. Y la mayor parte de esta inversión ocurrió mucho antes de que Estados Unidos comenzara a presionar a los proveedores globales para que cortaran el acceso de China a los semiconductores avanzados. ¿Qué está frenando a China?
Un retraso tecnológico
¿Disfrutas de este artículo? Haga clic aquí para suscribirse y obtener acceso completo. Solo $5 al mes.
Actualmente, Taiwán, Corea del Sur y los Estados Unidos albergan las instalaciones de fabricación de semiconductores líderes en el mundo (llamadas fundiciones o fábricas, abreviatura de instalaciones de fabricación), con empresas de Japón y los Estados Unidos que suministran la gran mayoría de los equipos especializados que se utilizan. en esas instalaciones de fabricación. Por su parte, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC) es el fabricante por contrato más grande y avanzado del mundo. La producción de alto volumen de TSMC se sustenta en gran medida mediante el suministro de chips personalizados diseñados por los dos mayores fabricantes de teléfonos inteligentes, Apple y Huawei.
La fabricación de semiconductores es intensiva en capital, y el sector generalmente excede el gasto del 15 por ciento de sus ingresos anuales en investigación y desarrollo. Cada generación de tecnología de fabricación de vanguardia, en promedio, tiene una vida útil de solo dos a cuatro años antes de que sea superada por tecnología más nueva, reemplazada y relegada a productos menos lucrativos. Los proveedores de equipos de fabricación de semiconductores trabajan en estrecha colaboración con las fundiciones y los diseñadores de chips a través de las fronteras internacionales para mantener este ritmo incesante de técnicas de fabricación avanzadas.
Hoy en día, China no tiene una instalación de fabricación de semiconductores de vanguardia. La fundición más moderna de China solo comenzó la producción para crear chips a partir del nodo de tecnología de 14 nanómetros (nm) a fines de 2019, en Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) en Shanghái. Esto coloca a SMIC aproximadamente una década, y al menos dos generaciones, por detrás de las fundiciones de vanguardia dirigidas por TSMC, Samsung (Corea del Sur) e Intel (Estados Unidos). Como punto de referencia, TSMC ha llevado a cabo una producción de alto volumen en el nodo de 7 nm desde 2018 y espera tener una producción de alto volumen para el nodo de 5 nm a fines de 2020. Como señal de su liderazgo tecnológico, TSMC también tiene planes concretos para las siguientes dos generaciones de nodos. En agosto de 2020, TSMC anunció públicamente su intención de alcanzar la producción en volumen a fines de 2022 para el nodo de 3 nm y comenzó la construcción de un centro de investigación en Hsinchu para el nodo de 2 nm. La inversión masiva que China está haciendo en la construcción de docenas de fundiciones se dirige principalmente a la fabricación de chips de gama baja en nodos más antiguos, pero no a los nodos de chips de procesador altamente rentables, como unidades de procesamiento de gráficos y unidades de procesamiento central que se utilizan en computadoras portátiles y teléfonos móviles.
Reclutamiento de Talento Extranjero
Para actualizar su capacidad de fabricación de 14 nm a nodos más pequeños y avanzados, las empresas chinas deberán desarrollar su propia experiencia en fabricación. Hasta la fecha, las empresas chinas no han demostrado la capacidad de mantener redes de colaboración; crear y proteger la propiedad intelectual; y/o mantener una fuerza laboral capaz de fabricar con tecnología de punta. Esto contrasta marcadamente con las empresas de ensamblaje, prueba y empaque altamente innovadoras que China tiene en este sector.
En la actualidad, el grupo de talentos competitivo a nivel mundial para la fabricación de semiconductores es limitado en China. Las empresas manufactureras de China han reclutado agresivamente en los últimos años para atraer talento lejos de Taiwán. Los salarios en las empresas de contratación en China han ofrecido 2-2,5 veces los salarios y bonificaciones promedio en Taiwán. Las ubicaciones con una alta concentración de talento de la industria, como Silicon Valley en EE. UU. y Hsinchu en Taiwán, son objetivos que los funcionarios chinos han identificado como prioridades clave para la caza furtiva de talento. Dichos lugares también son centros de robo de propiedad intelectual, que a menudo sigue al reclutamiento de talentos. Durante el último año, más de 100 ingenieros y gerentes experimentados de TSMC se trasladaron a fundiciones en China. En general, se estima que más de 3000 ingenieros se han transferido de Taiwán a empresas del continente, casi el 10 por ciento de la fuerza laboral de investigación y desarrollo de semiconductores de Taiwán. Si bien esta tasa de contratación no es una erosión grave de la base de talentos, la asociación con el robo de propiedad intelectual justifica un seguimiento.
Restricciones en el equipo de fabricación clave
Otro desafío al que se enfrenta China es su dependencia de insumos tecnológicos extranjeros críticos para la fabricación de semiconductores. Un tipo de equipo clave para la fabricación avanzada nunca se ha entregado a ninguna fundición en China y, por lo tanto, representa un cuello de botella probable en cualquier esfuerzo chino para subir la escalera de la sofisticación a la vanguardia: a saber, el escáner ultravioleta extremo (EUV) que permite reducir el tamaño integrado. diseño de circuitos para la fabricación de vanguardia. Hoy en día, solo hay un proveedor comercial para los escáneres EUV, la empresa holandesa ASML. A fines de 2019, el gobierno holandés no renovó una licencia de exportación para el escáner EUV de ASML que se enviaría a SMIC en China, luego de un fuerte estímulo de los Estados Unidos. Duplicar las tecnologías que tiene ASML, y que China necesita, sería una tarea importante para China, y no es probable que tenga éxito. ASML, sus socios y varios gobiernos nacionales invirtieron miles de millones de dólares durante más de 30 años para desarrollar las muchas innovaciones necesarias para ese escáner. Es poco probable que el enfoque de seguidor rápido, como el que China ha demostrado en algunos otros campos, funcione en la búsqueda de reemplazar a los proveedores extranjeros para equipos tan complejos.
Es posible fabricar en nodos de 10 nm y menos, posiblemente incluso hasta el nodo de 3 nm, sin un escáner EUV de este tipo, a través de un método de fabricación alternativo que utiliza múltiples iteraciones de patrones superpuestos que emplean tecnología de escáner ultravioleta profundo (DUV) más antigua para lograr el reducción del tamaño del patrón. El escáner DUV es un equipo que se ha exportado a China y es poco probable que enfrente las restricciones impuestas al escáner EUV. Aún así, incluso si las fundiciones de China pueden usar escáneres DUV para fabricar chips de esta manera, el patrón adicional probablemente resulte en que su fabricación sea más costosa en general y con un menor rendimiento, en comparación con las fundiciones en Taiwán, Corea del Sur y China. los EE. UU. que utilizan escáneres EUV.
ASML abrió recientemente su primer centro de capacitación en el extranjero con máquinas de demostración en vivo en Taiwán, que tiene la base instalada más grande de sus escáneres EUV. ASML emplea medidas extraordinarias para proteger la propiedad intelectual en sus escáneres, y ubicar un centro de capacitación en Taiwán subraya el nivel de confianza de ASML para colaborar allí, en marcado contraste con China.
¿Disfrutas de este artículo? Haga clic aquí para suscribirse y obtener acceso completo. Solo $5 al mes.
Acceso a la fabricación por contrato de vanguardia
El mayor escrutinio de las exportaciones de los Estados Unidos ha agravado la dificultad de acceder a la fabricación de vanguardia para algunas de las empresas de China. Después de que Huawei se incluyera en la Lista de entidades de EE. UU. en mayo de 2019, la empresa china necesitaba encontrar proveedores de chips alternativos para construir sus teléfonos inteligentes. En cuestión de meses, Huawei cambió a proveedores de chips taiwaneses, japoneses y holandeses para reemplazar a sus proveedores estadounidenses. La extensión de las restricciones de EE. UU. en mayo de 2020 resultó en que Huawei también no pudiera tener sus propios diseños de chips fabricados en Taiwán. En agosto de 2020, Washington tomó medidas adicionales para evitar que Huawei eluda los controles de exportación de EE. UU. cambiando a proveedores extranjeros. Se modificó la regla de productos directos producidos en el extranjero y se agregaron 38 filiales adicionales de Huawei a la Lista de entidades, lo que restringió aún más a Huawei de obtener chips fabricados en el extranjero desarrollados o producidos con software o tecnología estadounidense.
TSMC dejará de fabricar diseños de Huawei en septiembre de 2020 para cumplir con la extensión de las restricciones estadounidenses. TSMC recibe el 60 por ciento de sus ingresos de los EE. UU. y solo el 20 por ciento de China, lo que lo alienta a seguir las restricciones de los EE. UU. en lugar de arriesgarse a perder el mayor flujo de ingresos. En respuesta a la pérdida de acceso a TSMC, Huawei aumentó la fabricación de chips en SMIC. Sin embargo, los proveedores nacionales no reemplazan a TSMC. Huawei exploró el envío de diseños a Samsung (Corea del Sur) o el uso de diseños de MediaTek (Taiwán), pero la enmienda de agosto de la regla de productos directos extranjeros de EE. UU. probablemente evitará esto en el futuro. Como resultado, Huawei declaró públicamente que su envío de teléfonos inteligentes a fines de 2020 puede ser el último con el nuevo procesador Kirin. Se necesita más tiempo para comprender si estas restricciones realmente socavarán a Huawei a través de la reducción de las ventas de teléfonos móviles, o si podrá encontrar proveedores extranjeros alternativos.
Conclusión
Actualmente, China está lejos de su objetivo de autosuficiencia y liderazgo mundial en la industria de los semiconductores. El segmento de fabricación de la industria en China está rezagado al menos dos generaciones con respecto a la vanguardia y depende de proveedores extranjeros de equipos de fabricación. El segmento de diseño de la industria es capaz de diseñar chips competitivos a nivel mundial, pero su vanguardia depende de proveedores extranjeros para la fabricación. A corto plazo, es poco probable que China alcance la paridad con las capacidades de vanguardia, y la presión adicional de varios gobiernos nacionales que endurecen las restricciones a la exportación de tecnologías clave probablemente reducirá aún más el ritmo de avance de la fabricación de semiconductores en China. Si bien existen cuellos de botella basados en la tecnología, como los que se destacan aquí, la complejidad de la industria también significa que a menudo hay múltiples adaptaciones transfronterizas disponibles para superar esos cuellos de botella.
El desacoplamiento y la reversión de la integración de la cadena de suministro se han discutido ampliamente como opciones de política para lidiar con la competencia estratégica entre EE. UU. y China, sin embargo, un punto de vista alternativo sugiere que el mejor enfoque para lidiar con la interdependencia y la competencia estratégica es confiar en la acción colectiva y la coordinación entre aliados. y socios de ideas afines para responder a las preocupaciones económicas y de seguridad compartidas planteadas por China. Con un actor tan determinado, ingenioso y dinámico como la República Popular China, sería un error que los analistas de la industria o los encargados de formular políticas de tecnología de seguridad nacional pensaran que los esfuerzos de recuperación de semiconductores de China están o estarán permanentemente descarrilados. En cambio, es probable que China continúe buscando múltiples vías para ponerse al día industrialmente en la fabricación de semiconductores, aprovechando una combinación de desarrollo local, programas de atracción de talento extranjero, empresas conjuntas, robo de propiedad intelectual, integración vertical y otros enfoques identificados anteriormente.
Justin Hodiak es ingeniero senior y Scott W. Harold es politólogo senior en RAND Corporation, una organización sin fines de lucro y no partidista.